加州大学伯克利分校新研究：可编程合成材料的发展

人造分子有朝一日可能构成新型计算机的信息单位，或成为可编程物质的基础。信息将以单个原子的空间排列方式进行编码，类似于碱基对的序列如何决定DNA的信息内容。

加州大学伯克利分校和波鸿鲁尔大学(RUB)的研究人员已经向这一愿景迈出了一步。他们表明，原子探针断层扫描可以用来读取多元金属-有机框架中金属离子的复杂空间排列。

金属-有机框架(MOFs)是由有机单元链接在一起以形成定义明确结构的多金属节点的晶体多孔网络。要利用金属序列进行信息编码，首先必须能够读取金属排列。然而，读取排列是极其困难的。最近，由于这种多元结构将能够提供的广泛信息，人们对表征金属序列越来越感兴趣。

从根本上讲，目前还没有读取MOFs中金属序列的方法。在目前研究中，研究团队通过使用原子探针断层扫描（APT）成功地做到了这一点，材料学家选择了亚吉集团2005年制造的MOF-74作为研究对象。他们设计了钴、镉、铅、锰混合组合的MOFs，然后用APT解密其空间结构。

RUB材料研究所教授、原子尺度表征研究组组长Li与加州大学伯克利分校的Zhe Ji博士和Omar Yaghi教授合作在2020年8月7日《科学》杂志上描述了该方法。

和生物学一样复杂

未来，MOFs可以构成可编程化学分子的基础：例如，可以对MOF进行编程，以将活性药物成分引入体内以靶向感染细胞，然后不再需要时将活性成分分解为无害物质。或者MOF可以被编程为在不同时间释放不同的药物。这是非常强大的，因为你基本上是在对分子离开孔隙的行为进行编码。

可编程合成材料还可以用来捕捉二氧化碳，同时，将二氧化碳转化为化学工业的有用原料。

从长远来看，这种具有程序化原子序列的结构可以完全改变我们对材料合成的思维方式，合成世界可能会达到全新精确性及复杂性高度。